JPH0521517A - Flip chip bonding method and substrate used therefor - Google Patents

Flip chip bonding method and substrate used therefor

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JPH0521517A
JPH0521517A JP17207891A JP17207891A JPH0521517A JP H0521517 A JPH0521517 A JP H0521517A JP 17207891 A JP17207891 A JP 17207891A JP 17207891 A JP17207891 A JP 17207891A JP H0521517 A JPH0521517 A JP H0521517A
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JP
Japan
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substrate
solder
recess
element chip
bonding method
Prior art date
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JP17207891A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Oikawa
陽一 及川
Takuji Yamamoto
拓司 山本
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/303Surface mounted components, e.g. affixing before soldering, aligning means, spacing means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components

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Abstract

PURPOSE:To easily form a solder bump in a columnar shape in bonding a flip chip to a substrate. CONSTITUTION:A metallic ball 20 is seated in a recessed section 18 formed on a substrate 8, with a soldering material 22 being brought into contact with the ball 20, so that the ball 20 can move to the outside of the section 18 by the surface tension of the material 22 when the material 22 is melted and can get in between an element chip 2 and the substrate 8 when solder bumps 6 harden.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体回路素子チップ
等の素子チップとこれを搭載する基板とを電気的及び機
械的に接続するためのフリップチップボンディング方法
及び該方法の実施に使用する基板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flip chip bonding method for electrically and mechanically connecting an element chip such as a semiconductor circuit element chip and a substrate on which the element chip is mounted, and a substrate used for implementing the method. Regarding

【0002】電子回路装置における素子チップの実装法
としては、端子の電気的配線をチップの外周で行う、ワ
イヤボンディングやTAB等による実装方法が知られて
いる。
As a method of mounting an element chip in an electronic circuit device, there is known a mounting method such as wire bonding or TAB in which electrical wiring of terminals is performed on the outer periphery of the chip.

【0003】しかしながら、近年においては、素子チッ
プの高性能化、多機能化に伴い、素子チップの端子数が
増大しており、上述のワイヤボンディング等による実装
法では対応することができなくなっている。
However, in recent years, the number of terminals of the element chip has increased along with the high performance and multi-functionalization of the element chip, which cannot be dealt with by the above-mentioned mounting method such as wire bonding. .

【0004】そこで、素子チップ全面での端子の接続が
可能なフリップチップボンディングについての研究・開
発が各所で精力的に行われており、半田バンプの形状等
の最適化が模索されている。
Therefore, research and development on flip chip bonding capable of connecting terminals on the entire surface of the element chip have been vigorously carried out at various places, and optimization of the shape of solder bumps and the like has been sought.

【0005】[0005]

【従来の技術】従来、図4(A)に示されるように、素
子チップ2の電極4上に形成された半田バンプ6を基板
8上の導体パターン10に接触させた状態で半田バンプ
6を溶融して、電極4と導体パターン10を接続するよ
うにしたフリップチップボンディング方法が知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 4A, a solder bump 6 formed on an electrode 4 of an element chip 2 is contacted with a conductor pattern 10 on a substrate 8 to form the solder bump 6. A flip chip bonding method is known in which the electrodes 4 and the conductor pattern 10 are melted and connected to each other.

【0006】この方法によると、接合後の半田バンプの
形状は、溶融時の表面張力により球状になる。この場
合、半田バンプの接合部近傍の断面積が中央部の断面積
よりも小さくなるので、A,Bで示される接合部に応力
集中が生じやすく、機械的強度が小さくなるという問題
がある。このような点に鑑み、図4(B)に示されるよ
うに、半田バンプ6の形状を柱状にすることが提案され
ている。
According to this method, the shape of the solder bump after joining becomes spherical due to the surface tension at the time of melting. In this case, since the cross-sectional area of the solder bump in the vicinity of the joint is smaller than the cross-sectional area of the central portion, stress concentration is likely to occur in the joint indicated by A and B, and there is a problem that the mechanical strength decreases. In view of such a point, it has been proposed that the solder bumps 6 have a columnar shape as shown in FIG.

【0007】半田バンプの形状の違いによる応力の比較
が佐藤了平らによって検討されている(日本金属学会誌
第51巻第6号(1987年)pp.553−560「I
C,LSI微細はんだ接続部の最適接続形状制御」)。
A comparison of stresses due to differences in the shape of solder bumps has been studied by Ryohei Sato (Journal of the Japan Institute of Metals, Vol. 51, No. 6 (1987), pp.553-560 "I").
C, Optimal connection shape control of LSI fine solder joints ").

【0008】図5は、半田バンプの体積が一定であると
したときの最大等価応力σとバンプの高さhi の関係を
バンプ間隔に比例する量d毎にプロットしたグラフであ
る。バンプの高さhi を大きくして半田バンプの形状を
柱状にすることによって、最大等価応力σを大幅に低減
することができている。
FIG. 5 is a graph in which the relationship between the maximum equivalent stress σ and the bump height h i when the volume of the solder bump is constant is plotted for each amount d proportional to the bump interval. The maximum equivalent stress σ can be significantly reduced by increasing the bump height h i and forming the solder bump into a columnar shape.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】次に、半田バンプの形
状を柱状にするための従来方法及びその問題点について
説明する。
Next, a conventional method for forming the solder bump into a columnar shape and its problems will be described.

【0010】図6に示した第1の従来方法は、図6
(A)に示すように、半田バンプ6が溶融したときにそ
の表面張力に抗するように吸引ノズル12により素子チ
ップ2を上方に引上げ、図6(B)に示すように、溶融
した半田バンプを柱状にした状態で冷却するようにした
ものである。
The first conventional method shown in FIG. 6 is as shown in FIG.
As shown in FIG. 6A, when the solder bump 6 is melted, the element chip 2 is pulled upward by the suction nozzle 12 so as to resist the surface tension thereof, and as shown in FIG. 6B, the melted solder bump 6 is melted. Is cooled in a columnar shape.

【0011】この方法による場合、複数ある半田バンプ
の高さを均一にするには、素子チップ2と基板8を正確
に平行に支持しておく必要があり、そのための装置の構
成が複雑になるという問題がある。
According to this method, in order to make the heights of a plurality of solder bumps uniform, it is necessary to support the element chip 2 and the substrate 8 accurately in parallel, which complicates the structure of the device. There is a problem.

【0012】図7に示された第2の従来方法は、少なく
とも1枚(図では2枚)のポリイミド等からなるフィル
ム14を介して半田バンプ6を多段に重ね、等価的に柱
状の半田バンプ構造とするものである。尚、この方法
は、次の文献に開示されている。佐々木他、「多段はん
だバンプ法による大形チップの端子接続」、昭和61年
通信学会全国大会、No.506この方法は、半田バン
プを多段にしかも位置ずれなく重ね合わせるための作業
に困難性を伴う。
In the second conventional method shown in FIG. 7, the solder bumps 6 are stacked in multiple stages via at least one (two in the figure) film 14 made of polyimide or the like, and are equivalently columnar solder bumps. It is a structure. This method is disclosed in the following document. Sasaki et al., "Terminal Connection of Large Chip by Multi-Solder Bump Method", 1986 National Conference of Communication Society, No. 506 This method involves difficulty in the work for stacking the solder bumps in multiple stages and without misalignment.

【0013】図8に示された第3の従来方法は、電気接
続用の半田バンプ6よりも体積が大きく且つ溶融温度が
高い半田からなる高さ制御用バンプ16をチップ中央部
に配置し、この高さ制御用バンプ16に生じる表面張力
を用いて素子チップ2を上方に持ち上げ、半田バンプ6
を柱状にするものである。
In the third conventional method shown in FIG. 8, a height control bump 16 made of a solder having a larger volume and a higher melting temperature than the solder bump 6 for electrical connection is arranged in the central portion of the chip, By using the surface tension generated in the height control bumps 16, the element chip 2 is lifted upward to move the solder bumps 6
Is to be columnar.

【0014】この方法による場合、2種類の溶融温度が
異なる半田材が必要であり方法が複雑になるとともに、
素子チップの全面について電気的な接続を行うことがで
きないという問題が生じる。
According to this method, two kinds of soldering materials having different melting temperatures are required and the method becomes complicated, and
There arises a problem that electrical connection cannot be made on the entire surface of the element chip.

【0015】このように従来方法は複雑であり、簡便な
フリップチップボンディング方法の実現が要望される。
本発明はこのような技術的課題に鑑みて創作されたもの
で、半田バンプの形状を柱状にすることができる簡便な
フリップチップボンディング方法及びこの方法の実施に
使用する基板を提供することを目的としている。
As described above, the conventional method is complicated, and realization of a simple flip chip bonding method is desired.
The present invention has been made in view of the above technical problems, and an object thereof is to provide a simple flip chip bonding method in which the shape of a solder bump can be formed into a columnar shape, and a substrate used for carrying out this method. I am trying.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明の基板の第1若しくは第2の構成により又は本発
明の第1若しくは第2のフリップチップボンディング方
法により解決される。
The above-mentioned technical problems are as follows.
It is solved by the first or second configuration of the substrate of the present invention or by the first or second flip chip bonding method of the present invention.

【0017】本発明の基板の第1の構成は、素子チップ
の電極上に形成された半田バンプを基板上の導体パター
ンに接触させた状態で上記半田バンプを溶融して上記電
極と上記導体パターンを接続するフリップチップボンデ
ィング方法の実施に使用する上記基板であって、上記素
子チップと上記基板の間の間隙を規制するための金属ボ
ールを着座させるくぼみが上記素子チップ側の面に形成
され、該くぼみの近傍には上記金属ボールに接触する半
田材が設けられているものである。
The first structure of the substrate of the present invention is to melt the solder bumps in a state where the solder bumps formed on the electrodes of the element chip are in contact with the conductor patterns on the substrate to melt the solder bumps. In the substrate used for carrying out the flip chip bonding method for connecting, a recess for seating a metal ball for regulating the gap between the element chip and the substrate is formed on the surface of the element chip side, A solder material that comes into contact with the metal balls is provided near the recess.

【0018】本発明の基板の第2の構成は、素子チップ
の電極上に形成された半田バンプを基板上の導体パター
ンに接触させた状態で上記半田バンプを溶融して上記電
極と上記導体パターンを接続するフリップチップボンデ
ィング方法の実施に使用する上記基板であって、上記素
子チップと上記基板の間の間隙を規制するための金属ボ
ールを着座させる深さが異なる第1及び第2のくぼみが
上記素子チップ側の面に形成され、該第2のくぼみには
上記金属ボールに接触する半田材が設けられているもの
である。
The second structure of the substrate of the present invention is to melt the solder bumps in a state where the solder bumps formed on the electrodes of the element chip are in contact with the conductor patterns on the substrate to melt the electrodes and the conductor patterns. A first and second recesses having different depths for seating metal balls for restricting a gap between the element chip and the substrate, the substrate being used for implementing a flip chip bonding method for connecting A solder material that is formed on the surface of the element chip side and is in contact with the metal balls is provided in the second recess.

【0019】本発明の第1のフリップチップボンディン
グ方法は、本発明の基板の第1の構成を用いた方法であ
って、上記くぼみに上記金属ボールを着座させて、上記
半田バンプを上記導体パターンに接触させるステップ
と、上記半田バンプ及び上記半田材を溶融し、上記素子
チップを上記基板から遠ざけて、溶融した上記半田材の
表面張力により上記金属ボールを上記くぼみの外に移動
させるステップと、上記金属ボールが上記素子チップと
上記基板の間に介在した状態で上記半田バンプ及び上記
半田材を凝固させるステップとを含んでいる。
The first flip-chip bonding method of the present invention is a method using the first configuration of the substrate of the present invention, in which the metal ball is seated in the recess and the solder bump is provided with the conductor pattern. And a step of melting the solder bumps and the solder material, moving the element chip away from the substrate, and moving the metal balls to the outside of the recess by the surface tension of the melted solder material, Solidifying the solder bumps and the solder material with the metal balls interposed between the element chip and the substrate.

【0020】本発明の第2のフリップチップボンディン
グ方法は、本発明の基板の第2の構成を用いた方法であ
って、上記第1のくぼみに上記金属ボールを着座させ
て、上記半田バンプを上記導体パターンに接触させるス
テップと、上記半田バンプ及び上記半田材を溶融し、上
記素子チップを上記基板から遠ざけて、溶融した上記半
田材の表面張力により上記金属ボールを上記第1のくほ
みから上記第2のくぼみに移動させるステップと、上記
金属ボールが上記素子チップと上記第2のくぼみの間に
介在した状態で上記半田バンプ及び上記半田材を凝固さ
せるステップとを含んでいる。
A second flip chip bonding method of the present invention is a method using the second structure of the substrate of the present invention, in which the metal ball is seated in the first recess and the solder bump is attached. Contacting the conductor pattern, melting the solder bump and the solder material, moving the element chip away from the substrate, and the surface tension of the melted solder material causes the metal ball to move to the first hollow. To the second recess, and coagulating the solder bump and the solder material with the metal ball interposed between the element chip and the second recess.

【0021】[0021]

【作用】本発明の第1のフリップチップボンディング方
法によると、溶融した半田材の表面張力により金属ボー
ルをくぼみの外に移動させ、金属ボールが素子チップと
基板の間に介在した状態で半田バンプを凝固させるよう
にしているので、素子チップと基板の間隔は金属ボール
によって規制され、半田バンプの形状を柱状にすること
ができる。
According to the first flip chip bonding method of the present invention, the surface tension of the molten solder material causes the metal balls to move out of the recesses, and the solder balls are interposed between the element chip and the substrate. Since the element is solidified, the distance between the element chip and the substrate is regulated by the metal balls, and the solder bump can be shaped like a column.

【0022】同一径の金属ボールが複数用いられる場合
には、半田バンプが凝固するに際して素子チップと基板
が平行に維持されるので、素子チップを基板に対して平
行に支持することなしに柱状に形成された半田バンプの
高さを均一にすることができる。
When a plurality of metal balls having the same diameter are used, the element chip and the substrate are kept parallel to each other when the solder bumps are solidified. The height of the formed solder bumps can be made uniform.

【0023】このように本発明方法によると、容易に半
田バンプの形状を柱状にすることができる。本発明の第
2のフリップチップボンディング方法によると、溶融し
た半田材の表面張力により第1のくぼみから移動した金
属ボールが第2のくぼみに着座するようにしているの
で、金属ボールが第1のくぼみに再度落下することが防
止され、半田バンプの形状を確実に円柱状にすることが
できる。
As described above, according to the method of the present invention, the shape of the solder bump can be easily made columnar. According to the second flip chip bonding method of the present invention, the metal ball moved from the first recess is seated in the second recess due to the surface tension of the molten solder material. It is prevented that the solder bumps are dropped again, and the shape of the solder bumps can be surely made cylindrical.

【0024】[0024]

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図1は本発
明の第1実施例を示すプロセス説明図である。2は素子
チップ、4は素子チップ2を外部と電気的に接続するた
めの電極であり、この電極4には半田バンプ6が予め固
着されている。素子チップ2は吸引ノズル12により吸
引吸着されて、基板8上の所定位置に搬送されてくる。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 is a process explanatory diagram showing a first embodiment of the present invention. Reference numeral 2 is an element chip, and 4 is an electrode for electrically connecting the element chip 2 to the outside. A solder bump 6 is fixed to the electrode 4 in advance. The element chip 2 is sucked and sucked by the suction nozzle 12 and conveyed to a predetermined position on the substrate 8.

【0025】基板8上には、電極4に対応する位置に導
体パターン10が形成されている。基板8上にはまた、
例えばV字型断面を有するくぼみ18が形成されてお
り、このくぼみ18には金属ボール20が着座可能であ
る。
A conductor pattern 10 is formed on the substrate 8 at a position corresponding to the electrode 4. Also on the substrate 8
For example, a recess 18 having a V-shaped cross section is formed, and a metal ball 20 can be seated in this recess 18.

【0026】くぼみ18の近傍には導体パターン24が
形成されており、この導体パターン24には半田材22
が固着している。半田材22はくぼみ18に着座した金
属ボール20に接触するような形状をしている。
A conductor pattern 24 is formed in the vicinity of the recess 18, and the solder material 22 is formed on the conductor pattern 24.
Is stuck. The solder material 22 is shaped so as to come into contact with the metal ball 20 seated in the recess 18.

【0027】まず、図1(A)に示されるように、基板
のくぼみ18に予め金属ボール20を着座させておき、
素子チップの電極4が基板の導体パターン10に対向す
るように、吸引ノズル12により素子チップ2の位置の
確定をなす。
First, as shown in FIG. 1A, a metal ball 20 is previously seated in the recess 18 of the substrate,
The position of the element chip 2 is determined by the suction nozzle 12 so that the electrode 4 of the element chip faces the conductor pattern 10 of the substrate.

【0028】そして、素子チップ2を下降させて、電極
4に予め固着されている半田バンプ6を基板の導体パタ
ーン10に接触させる。この場合、くぼみ18に着座し
た金属ボール20の上端が素子チップ2の下面に当接す
るように、金属ボール20の直径が設定されていること
が望ましい。
Then, the element chip 2 is lowered to bring the solder bumps 6 fixed in advance on the electrodes 4 into contact with the conductor patterns 10 on the substrate. In this case, it is desirable that the diameter of the metal ball 20 is set so that the upper end of the metal ball 20 seated in the recess 18 contacts the lower surface of the element chip 2.

【0029】次いで、半田バンプ6及び半田材22を加
熱して溶融させた後、吸引ノズル12により素子チップ
2を図中上方向に上昇させる。素子チップ2の変位量
は、溶融した半田バンプが素子チップ2側と基板8側に
分離しない程度に設定される。
Next, after the solder bumps 6 and the solder material 22 are heated and melted, the suction nozzle 12 raises the element chip 2 upward in the drawing. The displacement amount of the element chip 2 is set to such an extent that the melted solder bump is not separated into the element chip 2 side and the substrate 8 side.

【0030】溶融する前の半田材22はくぼみ18に着
座した金属ボール20に接触するようにされているの
で、素子チップ2を上昇させると、溶融した半田材22
に生じる表面張力が金属ボール20をくぼみ18から出
す方向に作用して、その結果、図1(B)に示されるよ
うに、金属ボール20はくぼみ18の外に移動して基板
8の平坦面上に位置することとなる。
Since the solder material 22 before melting contacts the metal balls 20 seated in the depressions 18, when the element chip 2 is raised, the melted solder material 22
The surface tension generated on the metal ball 20 acts in the direction of moving the metal ball 20 out of the recess 18, and as a result, the metal ball 20 moves to the outside of the recess 18 and moves toward the flat surface of the substrate 8 as shown in FIG. Will be located above.

【0031】尚、ノズル12により素子チップ2を上昇
させるに際しては、溶融した半田バンプ6の導体パター
ン10に対する濡れ性を良好にするために、素子チップ
2を図中左右方向に微小振動させる所謂スクラビングを
行うことが望ましい。
When the element chip 2 is lifted by the nozzle 12, in order to improve the wettability of the molten solder bump 6 to the conductor pattern 10, the element chip 2 is slightly vibrated in the horizontal direction in the drawing, so-called scrubbing. It is desirable to do.

【0032】そして、図1(C)に示されるように、吸
引ノズル12による素子チップ2の吸引を中止して、金
属ボール20が素子チップ2と基板8の間に介在した状
態で冷却を行って、半田バンプ6及び半田材22を凝固
させる。
Then, as shown in FIG. 1C, the suction of the element chip 2 by the suction nozzle 12 is stopped, and cooling is performed with the metal ball 20 interposed between the element chip 2 and the substrate 8. Then, the solder bumps 6 and the solder material 22 are solidified.

【0033】このとき、素子チップ2と基板8の間隔は
金属ボール20によって規制されるので、凝固した半田
バンプ6の形状は柱状になる。一般的に、半田バンプに
より基板上の導体パターンと接続すべき素子チップの電
極は多数あるから、これに伴って複数の金属ボールを用
いて本発明方法を実施することが望ましい。金属ボール
を複数用いた場合、この複数の金属ボールを例えば格子
状に配置することによって、半田バンプ及び半田材が凝
固したときに素子チップと基板の平行度が維持され、柱
状の半田バンプの高さを一定にすることができる。
At this time, since the distance between the element chip 2 and the substrate 8 is regulated by the metal balls 20, the solidified solder bump 6 has a columnar shape. Generally, since there are many electrodes of the element chip to be connected to the conductor pattern on the substrate by solder bumps, it is desirable to carry out the method of the present invention using a plurality of metal balls. When a plurality of metal balls are used, the parallelism between the element chip and the substrate is maintained when the solder bumps and the solder material are solidified by arranging the plurality of metal balls in a grid pattern, for example, and the height of the columnar solder bumps is increased. Can be constant.

【0034】本実施例による場合、前述した第3の従来
方法のように複雑な温度制御や応力制御が不要であり、
半田バンプを柱状にするのが容易である。図2は本発明
の第2実施例の説明図である。この実施例では、金属ボ
ール20を着座させるための第1及び第2のくぼみ2
6,28を互いに近接するように基板8の素子チップ側
の面に形成している。第1のくぼみ26の深さd1 は第
2のくぼみ28の深さd2 よりも大きく設定される。
According to this embodiment, complicated temperature control and stress control as in the above-mentioned third conventional method are unnecessary,
It is easy to form the solder bump into a pillar shape. FIG. 2 is an explanatory diagram of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the first and second recesses 2 for seating the metal balls 20 are provided.
6 and 28 are formed on the surface of the substrate 8 on the element chip side so as to be close to each other. The depth d 1 of the first depression 26 is set larger than the depth d 2 of the second depression 28.

【0035】30は第2のくぼみ28を覆うように形成
された導体パターンであり、32は第2のくぼみ28上
に設けられた半田材である。この実施例では、まず、図
2(A)に示されるように、金属ボール20を第1のく
ぼみ26に着座させておき、半田材32が金属ボール2
0に接触するようにしておく。
Reference numeral 30 is a conductor pattern formed so as to cover the second recess 28, and reference numeral 32 is a solder material provided on the second recess 28. In this embodiment, first, as shown in FIG. 2 (A), the metal ball 20 is seated in the first recess 26, and the solder material 32 is used as the metal ball 2.
Keep in contact with 0.

【0036】そして、前実施例におけるのと同じように
して、半田バンプ及び半田材32を溶融させると、図2
(B)に示されるように、半田材32の表面張力によっ
て金属ボール20は第1のくぼみ26から第2のくぼみ
28に移動する。
Then, when the solder bumps and the solder material 32 are melted in the same manner as in the previous embodiment, as shown in FIG.
As shown in (B), the metal ball 20 moves from the first recess 26 to the second recess 28 due to the surface tension of the solder material 32.

【0037】本実施例による場合、第2のくぼみ28上
に移動した金属ボール20はこのくぼみに着座するの
で、金属ボール20が第1のくぼみ26に再度落下する
恐れがない。
According to the present embodiment, the metal ball 20 that has moved onto the second recess 28 is seated in this recess, so that there is no risk that the metal ball 20 will drop into the first recess 26 again.

【0038】図3は本発明の第3実施例の説明図であ
る。この実施例は第1実施例の変形例であって、半田バ
ンプ6及び半田材22が凝固したときに、半田バンプ6
の収縮力によって金属ボール20が素子チップ2上に形
成された電極34に圧接するようにして、半田バンプ6
によってのみならず、凝固した半田材22及び金属ボー
ル20によっても、素子チップ2の電極34と基板8の
導体パターン24とが電気的に接続されるようにしてい
る。
FIG. 3 is an explanatory view of the third embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the first embodiment, and when the solder bump 6 and the solder material 22 are solidified, the solder bump 6
The metal balls 20 are pressed against the electrodes 34 formed on the element chip 2 by the contracting force of the solder bumps 6
The electrodes 34 of the element chip 2 and the conductor pattern 24 of the substrate 8 are electrically connected not only by the solidified solder material 22 and the metal balls 20 but also by the solidified solder material 22 and the metal balls 20.

【0039】この実施例によると、単位面積当りの配線
チャネル数を増大させることができるので、スペースの
有効利用が可能になる。本発明方法を実施する場合、金
属球を予めくぼみに着座させておくことが必要である
が、この金属ボールの初期配置は、僅かに斜めにされた
基板上に多数の金属ボールを滑落させることにより、自
動的に行うことができる。
According to this embodiment, since the number of wiring channels per unit area can be increased, the space can be effectively used. When carrying out the method of the present invention, it is necessary to previously seat the metal balls in the depressions, but the initial arrangement of the metal balls is to slide a large number of metal balls on the slightly tilted substrate. Can be done automatically.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
半田バンプの形状を柱状にすることができる簡便なフリ
ップチップボンディング方法及び該方法の実施に使用す
る基板の提供が可能になるという効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a simple flip chip bonding method in which the shape of the solder bump can be formed into a pillar shape, and a substrate used for carrying out the method can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示すプロセス説明図であ
る。
FIG. 1 is a process explanatory diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention.

【図4】フリップチップボンディングの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of flip chip bonding.

【図5】半田バンプの形状の違いによる応力の比較を示
すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a comparison of stresses due to different shapes of solder bumps.

【図6】第1の従来方法の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a first conventional method.

【図7】第2の従来方法の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a second conventional method.

【図8】第3の従来方法の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a third conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 素子チップ 4,34 電極 6 半田バンプ 8 基板 10,24,28 導体パターン 18 くぼみ 20 金属ボール 22,32 半田材 26 第1のくぼみ 28 第2のくぼみ 2-element chip 4,34 electrodes 6 Solder bump 8 substrates 10, 24, 28 conductor pattern 18 dimples 20 metal balls 22,32 Solder material 26 First depression 28 Second depression

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 素子チップ(2) の電極(4) 上に形成され
た半田バンプ(6) を基板(8) 上の導体パターン(10)に接
触させた状態で上記半田バンプ(6) を溶融して上記電極
(4) と上記導体パターン(10)を接続するフリップチップ
ボンディング方法の実施に使用する上記基板(8) であっ
て、 上記素子チップ(2) と上記基板(8) の間の間隙を規制す
るための金属ボール(20)を着座させるくぼみ(18)が上記
素子チップ(2) 側の面に形成され、 該くぼみ(18)の近傍には上記金属ボール(20)に接触する
半田材(22)が設けられていることを特徴とする基板。
1. A solder bump (6) formed on an electrode (4) of an element chip (2) is contacted with a conductor pattern (10) on a substrate (8), and the solder bump (6) is attached to the conductor bump (6). Melted above electrode
A substrate (8) used for carrying out a flip-chip bonding method for connecting (4) and the conductor pattern (10), wherein a gap between the element chip (2) and the substrate (8) is regulated. A recess (18) for seating the metal ball (20) is formed on the surface of the element chip (2) side, and a solder material (22) contacting the metal ball (20) is provided in the vicinity of the recess (18). ) Is provided.
【請求項2】 素子チップ(2) の電極(4) 上に形成され
た半田バンプ(6) を基板(8) 上の導体パターン(10)に接
触させた状態で上記半田バンプ(6) を溶融して上記電極
(4) と上記導体パターン(10)を接続するフリップチップ
ボンディング方法の実施に使用する上記基板(8) であっ
て、 上記素子チップ(2) と上記基板(8) の間の間隙を規制す
るための金属ボール(20)を着座させる深さが異なる第1
及び第2のくぼみ(26,28) が上記素子チップ(2) 側の面
に形成され、 該第2のくぼみ(28)には上記金属ボール(20)に接触する
半田材(32)が設けられていることを特徴とする基板。
2. A solder bump (6) formed on an electrode (4) of an element chip (2) is contacted with a conductor pattern (10) on a substrate (8), and the solder bump (6) is attached to the conductor bump (6). Melted above electrode
A board (8) used for carrying out a flip chip bonding method for connecting (4) and the conductor pattern (10), wherein a gap between the element chip (2) and the board (8) is regulated. For seating metal balls (20) for
And second recesses (26, 28) are formed on the surface of the element chip (2) side, and the second recess (28) is provided with a solder material (32) contacting the metal balls (20). A substrate characterized by being provided.
【請求項3】 請求項1に記載の基板(8) を用いたフリ
ップチップボンディング方法であって、 上記くぼみ(18)に上記金属ボール(20)を着座させて、上
記半田バンプ(6) を上記導体パターン(10)に接触させる
ステップと、 上記半田バンプ(6) 及び上記半田材(22)を溶融し、上記
素子チップ(2) を上記基板(8) から遠ざけて、溶融した
上記半田材の表面張力により上記金属ボール(20)を上記
くぼみ(18)の外に移動させるステップと、 上記金属ボール(20)が上記素子チップ(2) と上記基板
(8) の間に介在した状態で上記半田バンプ及び上記半田
材を凝固させるステップとを含むことを特徴とするフリ
ップチップボンディング方法。
3. A flip-chip bonding method using the substrate (8) according to claim 1, wherein the metal ball (20) is seated in the recess (18) to form the solder bump (6). The step of contacting with the conductor pattern (10), melting the solder bumps (6) and the solder material (22), moving the element chip (2) away from the substrate (8), and melting the solder material The step of moving the metal ball (20) out of the recess (18) by the surface tension of the metal ball (20),
A flip chip bonding method comprising the step of solidifying the solder bump and the solder material in a state of being interposed between (8).
【請求項4】 請求項2に記載の基板(8) を用いたフリ
ップチップボンディング方法であって、 上記第1のくぼみ(26)に上記金属ボール(20)を着座させ
て、上記半田バンプ(6) を上記導体パターン(10)に接触
させるステップと、 上記半田バンプ(6) 及び上記半田材(32)を溶融し、上記
素子チップ(2) を上記基板(8) から遠ざけて、溶融した
上記半田材の表面張力により上記金属ボール(20)を上記
第1のくほみ(26)から上記第2のくぼみ(28)に移動させ
るステップと、 上記金属ボール(20)が上記素子チップ(2) と上記第2の
くぼみ(28)の間に介在した状態で上記半田バンプ及び上
記半田材を凝固させるステップとを含むことを特徴とす
るフリップチップボンディング方法。
4. A flip chip bonding method using the substrate (8) according to claim 2, wherein the metal ball (20) is seated in the first recess (26) and the solder bump ( 6) contacting the conductor pattern (10), melting the solder bumps (6) and the solder material (32), separating the element chip (2) from the substrate (8), and melting. The step of moving the metal ball (20) from the first recess (26) to the second recess (28) by the surface tension of the solder material; 2) and a step of solidifying the solder bump and the solder material while being interposed between the second recess (28) and the second recess (28).
【請求項5】 凝固した上記半田材(22,32) 及び上記金
属ボール(20)によっても上記素子チップ(2) と上記基板
(8) とが電気的に接続されることを特徴とする請求項3
又は4に記載のフリップチップボンディング方法。
5. The element chip (2) and the substrate according to the solidified solder material (22, 32) and the metal ball (20).
(8) is electrically connected to (3).
Or the flip chip bonding method described in 4.
【請求項6】 同一径の上記金属ボール(20)が複数用い
られることを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記
載のフリップチップボンディング方法。
6. The flip chip bonding method according to claim 3, wherein a plurality of the metal balls (20) having the same diameter are used.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0854520A2 (en) * 1997-01-20 1998-07-22 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method for mounting optical semiconductor device on supporting substrate

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EP0854520A3 (en) * 1997-01-20 1999-06-16 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method for mounting optical semiconductor device on supporting substrate
US6087194A (en) * 1997-01-20 2000-07-11 Oki Electric Industry Co., Ltd. Composite unit of optical semiconductor device and supporting substrate and method for mounting optical semiconductor device on supporting substrate

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